Simulación numérica del material asistido por donante para la soldadura por fricción de aleaciones de aluminio y acero al carbono
Autores: Maniscalco, Joseph; Elmustafa, Abdelmageed A.; Bhukya, Srinivasa; Wu, Zhenhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Material de donante
Técnica de precalentamiento
Desgaste de herramientas
Rendimiento de soldadura
Simulación
Soldadura por fricción.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
En este esfuerzo de investigación, exploramos el uso de un material donante para ayudar a calentar las piezas de trabajo sin desgastar la herramienta o añadir más calor del necesario al sistema. El material donante sería típicamente un pequeño trozo (o trozos) de material, presumiblemente de menor resistencia que la pieza de trabajo pero con un punto de fusión comparable. El donante, un material sándwich, se posiciona entre la cabeza de la herramienta y el material a soldar, donde la herramienta inicialmente se introduce y se calienta de la misma manera que el material base que se pretende soldar. El material donante se calienta tras la penetración de la herramienta debido a la fricción y, como resultado, calienta el material que tiene debajo. Esta técnica de precalentamiento ablanda el material base más duro, lo que ayuda a minimizar el desgaste de la herramienta y a producir un mejor rendimiento de soldadura. El objetivo es investigar el uso del material donante como una técnica de precalentamiento que minimiza el desgaste de la cabeza de la herramienta sin afectar negativamente las propiedades estructurales de la soldadura. Para demostrar el concepto del material donante, se utilizó una combinación de Cu-Al, acero al carbono Cu-1045 (CS) y conjuntos de materiales donantes y base Al-1045 CS en la simulación, además de muestras de control Al-Al y CS-CS. Simulamos dos grosores de material donante, 25 y 50% del grosor del material base, respectivamente. La simulación sugiere que el concepto del material donante genera resultados fenomenales al reducir la temperatura y las fuerzas axiales para la soldadura por fricción de aluminio AA6061 y acero al carbono 1045. También asiste en el proceso de soldadura, resultante del trabajo mecánico por fricción que se convierte en calor almacenado.
Descripción
En este esfuerzo de investigación, exploramos el uso de un material donante para ayudar a calentar las piezas de trabajo sin desgastar la herramienta o añadir más calor del necesario al sistema. El material donante sería típicamente un pequeño trozo (o trozos) de material, presumiblemente de menor resistencia que la pieza de trabajo pero con un punto de fusión comparable. El donante, un material sándwich, se posiciona entre la cabeza de la herramienta y el material a soldar, donde la herramienta inicialmente se introduce y se calienta de la misma manera que el material base que se pretende soldar. El material donante se calienta tras la penetración de la herramienta debido a la fricción y, como resultado, calienta el material que tiene debajo. Esta técnica de precalentamiento ablanda el material base más duro, lo que ayuda a minimizar el desgaste de la herramienta y a producir un mejor rendimiento de soldadura. El objetivo es investigar el uso del material donante como una técnica de precalentamiento que minimiza el desgaste de la cabeza de la herramienta sin afectar negativamente las propiedades estructurales de la soldadura. Para demostrar el concepto del material donante, se utilizó una combinación de Cu-Al, acero al carbono Cu-1045 (CS) y conjuntos de materiales donantes y base Al-1045 CS en la simulación, además de muestras de control Al-Al y CS-CS. Simulamos dos grosores de material donante, 25 y 50% del grosor del material base, respectivamente. La simulación sugiere que el concepto del material donante genera resultados fenomenales al reducir la temperatura y las fuerzas axiales para la soldadura por fricción de aluminio AA6061 y acero al carbono 1045. También asiste en el proceso de soldadura, resultante del trabajo mecánico por fricción que se convierte en calor almacenado.